今日お話しするテーマは、スマートホームに関するものです。
スマートホームについて知らない人はいないでしょう。今世紀初頭、モノのインターネット（IoT）の概念が初めて生まれたとき、最も重要な応用分野はスマートホームでした。
長年にわたり、デジタル技術の継続的な発展に伴い、家庭用のスマートハードウェアが次々と開発されてきました。これらのハードウェアは、家庭生活に大きな利便性をもたらし、生活の喜びをさらに高めています。
時間が経つにつれて、あなたのスマートフォンにはたくさんのアプリが入るでしょう。
はい、これはスマートホーム業界を長年悩ませてきた環境障壁の問題です。
実際、IoT技術の発展は常に断片化を特徴としてきた。異なるアプリケーションシナリオは、IoT技術の異なる特性に対応している。広い帯域幅を必要とするもの、低消費電力を必要とするもの、安定性を重視するもの、コストを非常に重視するものなど様々だ。
これにより、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、eMTC、LoRa、SigFox、Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Threadなどの基盤となる通信技術が混在するようになった。
スマートホームは、Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Threadなどの近距離通信技術を幅広いカテゴリと用途で利用する、典型的なLANシナリオである。
さらに、スマートホームは専門家以外のユーザーを対象としているため、メーカーは独自のプラットフォームやUIインターフェースを構築し、独自のアプリケーション層プロトコルを採用してユーザーエクスペリエンスを確保しようとする傾向がある。これが現在の「エコシステム戦争」につながっている。
エコシステム間の障壁は、ユーザーだけでなく、ベンダーや開発者にとっても絶え間ない問題を引き起こしている。同じ製品を発売するには、異なるエコシステム向けに開発する必要があり、作業量とコストが大幅に増加する。
生態系障壁の問題はスマートホームの長期的な発展にとって深刻な制約となっているため、業界はこの問題の解決策を見つけるための取り組みを開始した。
物質プロトコルの誕生
2019年12月、GoogleとAppleはZigbee Allianceに加盟し、Amazonや世界中の200社以上の企業、数千人の専門家とともに、Project CHIP（Connected Home over IP）プロトコルとして知られる新しいアプリケーション層プロトコルの普及を推進した。
その名前からもわかるように、CHIPはIPプロトコルに基づいて家庭内ネットワークを接続することを目的としています。このプロトコルは、デバイスの互換性向上、製品開発の簡素化、ユーザーエクスペリエンスの改善、そして業界の発展を促進することを目指して開発されました。
CHIPワーキンググループが発足した当初の計画では、2020年に規格をリリースし、2021年に製品を発売する予定だった。しかし、様々な理由により、この計画は実現しなかった。
2021年5月、Zigbee AllianceはCSA（Connectivity Standards Alliance）に名称を変更した。同時に、CHIPプロジェクトはMatter（中国語で「状況、出来事、事柄」を意味する）に名称変更された。
アライアンスの名称が変更されたのは、多くのメンバーがZigbeeへの参加に消極的だったためであり、CHIPはMatterに変更された。おそらくCHIPという言葉があまりにも有名すぎたこと（元々は「チップ」を意味していた）と、非常に簡単にクラッシュしてしまうことが理由だろう。
2022年10月、CSAはついにMatter標準プロトコルのバージョン1.0をリリースした。その少し前の2023年5月18日には、Matterバージョン1.1もリリースされている。
CSAコンソーシアムのメンバーは、イニシエーター、参加者、採用者の3つのレベルに分かれています。イニシエーターは最高レベルに位置し、プロトコルの草案作成に最初に参加し、アライアンスの理事会のメンバーであり、アライアンスのリーダーシップと意思決定に一定程度関与します。
GoogleとAppleは、発起人の代表として、Matterの初期仕様策定に大きく貢献した。
Googleは、自社のスマートホームで使用されている既存のネットワーク層とアプリケーションプロトコルであるWeave（デバイス操作のための標準認証メカニズムとコマンドのセット）を提供し、AppleはHAP Security（エンドツーエンドの通信とローカルLANの操作のためのもので、強力なプライバシーとセキュリティを保証する）を提供した。
公式ウェブサイトの最新データによると、CSAコンソーシアムは合計29社によって設立され、282の企業が参加し、238の企業が導入している。
大手企業に率いられ、業界関係者は積極的に自社の知的財産をMatter向けに輸出し、壮大で統一されたシームレスに接続されたエコシステムの構築に尽力している。
Matterのプロトコルアーキテクチャ
ここまで説明してきたことを踏まえて、Matterプロトコルとは一体どういうものなのでしょうか？Wi-Fi、Bluetooth、Thread、Zigbeeとの関係はどうなっているのでしょうか？
ちょっと待って、図を見てみましょう。
これはプロトコルアーキテクチャの図です。Wi-Fi、Thread、Bluetooth（BLE）、イーサネットは基盤となるプロトコル（物理層とデータリンク層）です。その上にはIPプロトコルを含むネットワーク層があり、さらにその上にはTCPとUDPプロトコルを含むトランスポート層があります。そして、既に述べたように、Matterプロトコルはアプリケーション層プロトコルです。
BluetoothとZigbeeは、基盤となるプロトコルに加えて、専用のネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層も備えている。
したがって、MatterはZigbeeおよびBluetoothとは相互排他的なプロトコルです。現在、Matterがサポートする基盤となるプロトコルは、Wi-Fi、Thread、およびイーサネット（Ethernet）のみです。
プロトコルのアーキテクチャに加えて、Matterプロトコルがオープンな理念に基づいて設計されていることを知っておく必要があります。
これはオープンソースのプロトコルであり、誰でも閲覧、使用、変更することができ、さまざまなアプリケーションシナリオやニーズに合わせて活用できるため、透明性と信頼性という技術的なメリットが得られます。
Matterプロトコルのセキュリティの高さも大きなセールスポイントです。最新の暗号化技術を採用し、エンドツーエンド暗号化をサポートすることで、ユーザーの通信が盗まれたり改ざんされたりすることを防ぎます。
Matterのネットワークモデル
次に、物質の実際のネットワーク構造を見ていきましょう。これも図で示します。
図に示すように、MatterはTCP/IPベースのプロトコルであるため、MatterはTCP/IPが分類されるあらゆるグループに属します。
MatterプロトコルをサポートするWi-Fiおよびイーサネットデバイスは、無線ルーターに直接接続できます。MatterプロトコルをサポートするThreadデバイスは、ボーダールーターを介してWi-FiなどのIPベースのネットワークにも接続できます。
ZigbeeやBluetoothデバイスなど、Matterプロトコルをサポートしていないデバイスは、ブリッジ型デバイス（Matter Bridge/Gateway）に接続してプロトコルを変換し、その後ワイヤレスルーターに接続することができます。
物質に関する産業的進歩
Matterはスマートホーム技術のトレンドを象徴する存在であり、その登場以来、幅広い注目と熱烈な支持を集めている。
業界はMatterの発展の見通しに非常に楽観的だ。市場調査会社ABI Researchの最近のレポートによると、2022年から2030年にかけて、世界中で200億台以上の無線接続型スマートホームデバイスが販売される見込みで、これらのデバイスの大部分がMatterの仕様を満たすことになるという。
Matterは現在、認証制度を採用している。製造業者は、Matter認証を取得し、Matterロゴを使用する許可を得るために、CSAコンソーシアムの認証プロセスを通過する必要のあるハードウェアを開発する。
CSAによると、Matter規格は、制御盤、ドアロック、照明、コンセント、スイッチ、センサー、サーモスタット、ファン、空調コントローラー、ブラインド、メディア機器など、幅広い種類の機器に適用され、スマートホームにおけるほぼすべてのシナリオを網羅するとのことです。
業界全体で見ると、既にMatter認証を取得した製品を市場に投入しているメーカーが多数存在する。チップメーカーやモジュールメーカーの間でも、Matterに対する支持は比較的強い。
結論
上位層プロトコルとしてのMatterの最大の役割は、異なるデバイスやエコシステム間の障壁を取り除くことです。Matterに対する見方は人それぞれで、救世主と捉える人もいれば、白紙の状態からの再出発と捉える人もいます。
現時点では、Matterプロトコルはまだ市場投入の初期段階にあり、コストの上昇やデバイス在庫の更新サイクルの長期化など、いくつかの問題や課題に直面している。
いずれにせよ、これはスマートホーム技術システムの停滞した時代に衝撃を与えるものだ。もし旧来のシステムが技術開発やユーザーエクスペリエンスを制限しているのなら、Matterのような技術が台頭し、大きな課題に取り組む必要がある。
Matterが成功するかどうかは、現時点では断言できません。しかし、デジタル技術を家庭生活に取り入れ、ユーザーのデジタルライフ体験を継続的に向上させることは、スマートホーム業界全体のビジョンであり、業界のすべての企業と関係者の責任です。
スマートホームが技術的な制約をすべて打ち破り、真にすべての家庭に普及する日が来ることを願っています。
投稿日時：2023年6月29日